Способы хранения и получения водорода на подводной лодке

• Автор: Алексин, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 204 с. : ил.

1 ВОЗДУХОНЕЗАВИСИМЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ УСТАНОВКИ.
1.1 Краткая история развития ВНЭУ ПЛ
1.2 ВНЭУ на основе ДВС, работающих по замкнутому циклу
1.3 ВНЭУ на основе двигателя Стирлинга
1.4 ВНЭУ на основе ПТУ замкнутого цикла
1.5 ВНЭУ с газогенераторами на гидрореагирующем топливе
2 ВНЭУ НА ОСНОВЕ ЭХГ. УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
2.1 Водород. Физическая справка
2.2 Основные понятия о работе топливного элемента
2.3 Классификация электрохимических генераторов
2.4 Состав энергетических установок с топливными элементами
3 СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ВОДОРОДА
3.1 Газобаллонная система хранения (ГБС)
3.1.1 Состав системы
3.1.2 Анализ мирового опыта применения ГБС
3.1.3 Расчет ГБС для перспективной НАПЛ
3.1.4 Диффузия водорода в материал стенок баллона
3.2 Микробаллонная система хранения (МБС)
3.2.1 Состав системы
3.2.2 Анализ мирового опыта применения МБС
3.2.3 Расчет МБС для перспективной НАПЛ
3.3 Система хранения водорода в гидридах интерметаллических соединений (ИМС)

3.3.1 Хранение водорода в гидридах металлов
3.3.2 Особенности хранения водорода в гидридах ИМС
3.3.3 Методы получения ИМС. Основные физико-химические свойства ИМС. Механизм образования гидридов
3.3.4 Анализ мирового опыта применения ИМС
3.3.5 Расчет системы хранения водорода на основе ИМС LaNi5
4 СИСТЕМЫ ГЕНЕРАЦИИ ВОДОРОДА
4.1 Получение водорода гидролизом боргидрида натрия
4.1.1 Метод получения водорода гидролизом NaBH4
4.1.2 Анализ мирового опыта применения системы
4.1.3 Расчет СХГВ на основе БГН
4.2 Получение водорода гидролизом алюминиевого порошка водным раствором щелочи
4.2.1 Метод получения. Состав системы
4.2.2 Анализ мирового опыта применения системы
4.2.3 Расчет СГВ для перспективной НАПЛ
4.3 Получение водорода риформингом углеводородного топлива
5 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СХГВ ДЛЯ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА
5.1 Определение зависимости стоимости СХГВ от параметров системы
5.1.1 Газобаллонная система хранения
5.1.2 Микробаллонная система хранения
5.1.3 Хранение водорода в гидридах ИМС
5.1.4 Получение водорода гидролизом боргидрида натрия
5.1.5 Получение водорода гидролизом алюминия
5.1.6 Замыкающие зависимости математической модели
5.2 Выбор метода решения оптимизационной задачи
5.3 Алгоритм оптимизации. Выбор СХГВ

5.3.1 Алгоритм оптимизации систем хранения водорода
5.3.2 Алгоритм оптимизации систем получения водорода
5.3.3 Результаты расчета
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

сопровождается образованием только конденсированных жидких или твердых веществ. ВНЭУ на БГТ, могут использоваться на автономных подводных объектах. Количество химических соединений, обладающих свойством не выделять газы при горении в замкнутом пространстве достаточно велико.
Экспериментально выявлено, что основной горючей компонентой БГТ являются металлы, однако на практике в этой роли могут быть использованы и некоторые неметаллы, например, водород, бор, углерод, кремний.
Окислителями в реакции горения БГТ могут быть органические соединения кислорода и галогенов, а также кислородосодержащие твердые соединения (перхлораты и перекисные соединения), выделяющие при разложении свободный кислород.
Исследования, проведенные сотрудниками ВМТШ, были направлены на выбор такой композиции БГТ, которая в наибольшей степени удовлетворяла бы повышенной взрывопожаробезопасности, отсутствию токсичных веществ при работе, а также имела бы приемлемые энергетические, экономические и эксплуатационные характеристики.
Выбор был остановлен на системе «1У^ + С02», которая при сгорании давала только конденсированные продукты «]У^О + С». Объем продуктов сгорания (ПС) был соизмерим с объемом исходных веществ, что позволяло решить проблему хранения конденсированных ПС на борту подводного объекта. Предлагаемое топливо «Г^ + С02» имеет своей особенностью возможность регенерации исходных реагентов из продуктов реакции.
Принцип сжигания БГТ может основываться на слоевом способе горения, способе сжигания в кипящем слое, сжигании в прямоточном или закрученном потоке, погруженное или барботажное поверхностное горение, сжигании в парофазном виде.